پاسخ آزمایشی و مدل‌سازی عددی یک قاب دال بتنی

آزمایش‌هایی که در این مقاله مستند و تحلیل شده‌اند، در چارچوب پروژه تحقیقاتی ITSAFE، پروژه‌ای که تا حدی توسط دولت اسپانیا و اتحادیه اروپا (شماره مرجع IPT-2012-0845-370000) تامین می‌شود و یک کنسرسیوم ادغام شده توسط DRAGADOS، FHECOR و دانشگاه فنی مادرید (UPM)، که هدف آنها توسعه روشی برای ارزیابی آسیب پذیری انفجار تاسیسات بزرگ حمل و نقل موجود و ارائه توصیه هایی برای طراحی زیرساخت های آینده با توجه به این موضوع ایمنی بسیار مهم بود. این پروژه به طور خاص بر روی خطر وسایل انفجاری با وزن متوسط ​​(حداکثر 20 کیلوگرم معادل TNT) متمرکز شده است که می تواند در تأسیسات حمل و نقلی که در آن کنترل دسترسی امکان پذیر نیست، وارد شود. هدف آن کمک به مقامات ایمنی است، مسئول ساختمان‌های زیرساختی بزرگ، موقعیت‌های مرتبط با تهدیدات بار انفجاری را مدیریت کنید، به‌ویژه در مواردی که نیاز به تحرک کاربر، ظرفیت انجام بررسی‌های امنیتی را محدود می‌کند. برای این منظور، تخمین اثر یک سناریوی بار معین بر یک سازه معین، کمک بزرگی به تصمیم گیری در مورد، به عنوان مثال، این است که چه بخشی از یک ساختمان بزرگ باید تخلیه شود. فقدان تست‌های اندازه کامل، وزن ایجاد پروتکل‌ها را برای موقعیت‌های بالقوه معین بر روی شبیه‌سازی‌های اجزا محدود [1]، [2]، [3] قرار می‌دهد، که در مدل‌سازی نتایج شناخته‌شده عالی هستند اما می‌توانند در پیش‌بینی رفتار از قبل بسیار ضعیف باشند. . به‌دست آوردن داده‌های تجربی به منظور درک بهتر چگونگی آسیب‌دیدگی یک سازه، ارزشش را دارد. مدیریت موقعیت‌های مرتبط با تهدیدات بار انفجاری، به‌ویژه زمانی که نیاز به تحرک کاربر، ظرفیت انجام بررسی‌های امنیتی را محدود می‌کند. برای این منظور، تخمین اثر یک سناریوی بار معین بر یک سازه معین، کمک بزرگی به تصمیم گیری در مورد، به عنوان مثال، این است که چه بخشی از یک ساختمان بزرگ باید تخلیه شود. فقدان تست‌های اندازه کامل، وزن ایجاد پروتکل‌ها را برای موقعیت‌های بالقوه معین بر روی شبیه‌سازی‌های اجزا محدود [1]، [2]، [3] قرار می‌دهد، که در مدل‌سازی نتایج شناخته‌شده عالی هستند اما می‌توانند در پیش‌بینی رفتار از قبل بسیار ضعیف باشند. . به‌دست آوردن داده‌های تجربی به منظور درک بهتر چگونگی آسیب‌دیدگی یک سازه، ارزشش را دارد. مدیریت موقعیت‌های مرتبط با تهدیدات بار انفجاری، به‌ویژه زمانی که نیاز به تحرک کاربر، ظرفیت انجام بررسی‌های امنیتی را محدود می‌کند. برای این منظور، تخمین اثر یک سناریوی بار معین بر یک سازه معین، کمک بزرگی به تصمیم گیری در مورد، به عنوان مثال، این است که چه بخشی از یک ساختمان بزرگ باید تخلیه شود. فقدان تست‌های اندازه کامل، وزن ایجاد پروتکل‌ها را برای موقعیت‌های بالقوه معین بر روی شبیه‌سازی‌های اجزا محدود [1]، [2]، [3] قرار می‌دهد، که در مدل‌سازی نتایج شناخته‌شده عالی هستند اما می‌توانند در پیش‌بینی رفتار از قبل بسیار ضعیف باشند. . به‌دست آوردن داده‌های تجربی به منظور درک بهتر چگونگی آسیب‌دیدگی یک سازه، ارزشش را دارد. به عنوان مثال، در تصمیم گیری هایی که شامل چه بخشی از یک ساختمان بزرگ باید تخلیه شود، کمک بزرگی می کند. فقدان تست‌های اندازه کامل، وزن ایجاد پروتکل‌ها را برای موقعیت‌های بالقوه معین بر روی شبیه‌سازی‌های اجزا محدود [1]، [2]، [3] قرار می‌دهد، که در مدل‌سازی نتایج شناخته‌شده عالی هستند اما می‌توانند در پیش‌بینی رفتار از قبل بسیار ضعیف باشند. . به‌دست آوردن داده‌های تجربی به منظور درک بهتر چگونگی آسیب‌دیدگی یک سازه، ارزشش را دارد. به عنوان مثال، در تصمیم گیری هایی که شامل چه بخشی از یک ساختمان بزرگ باید تخلیه شود، کمک بزرگی می کند. فقدان تست‌های اندازه کامل، وزن ایجاد پروتکل‌ها را برای موقعیت‌های بالقوه معین بر روی شبیه‌سازی‌های اجزا محدود [1]، [2]، [3] قرار می‌دهد، که در مدل‌سازی نتایج شناخته‌شده عالی هستند اما می‌توانند در پیش‌بینی رفتار از قبل بسیار ضعیف باشند. . به‌دست آوردن داده‌های تجربی به منظور درک بهتر چگونگی آسیب‌دیدگی یک سازه، ارزشش را دارد.

از مطالعات آسیب‌پذیری اولیه که در چارچوب پروژه انجام شد، این نتیجه حاصل شد که برای طبقات، گونه‌شناسی سازه‌ای که به بهترین وجه برای مقاومت در برابر بار انفجار تطبیق داده می‌شود، یک دال بتنی تقویت‌شده یا پیش تنیده جامد است. به منظور آزمایش استحکام ساختمان‌های موجود، که شامل این گونه‌شناسی طبقه می‌شود، یک ساختار واقعی برای آزمایش تحت بار انفجار با استفاده از روش‌های طراحی سنتی طراحی شد که به طور کامل در این مقاله توضیح داده شده است. استحکام در EN 1991-1-7 [4] به عنوان «توانایی یک سازه برای مقاومت در برابر حوادثی مانند آتش سوزی، انفجار، ضربه یا دفعات وقوع یک خطر تعریف شده، بدون آسیب رساندن به میزانی نامتناسب با بند اصلی تعریف شده است. “. طبق این تعریف، بارها به گونه ای قرار می گیرند که آسیب را در دال به حداکثر برسانند. در چارچوب پروژه ITSAFE، خسارت، یا شکست تکیه گاه ها در تست های استحکام موازی مورد مطالعه قرار گرفت که در Perez-Caldentey و همکاران [5] مستند شده است. این آزمایش برای اینکه بتواند اثر دینامیکی شکست ستون را شبیه سازی کند، ساخته شده است که به نظر می رسد نسبتاً کوچک است. این نتایج در طراحی سازه نیز مورد توجه قرار گرفت.

از تجربیات جمع آوری شده در بمباران فرودگاه باراخاس در 30 دسامبر 2006، که در آن شکست اتصال بین تکیه گاه ها و دال ها به دلیل وارونگی بار ایجاد شده بود [6]، تصمیم گرفته شد که این سازه در دو سناریو آزمایش شود: با اعمال بار انفجاری بر روی بالای دال، و با بار انفجاری که از پایین عمل می کند. وارونگی بار به وضعیتی اطلاق می شود که فشار بیش از حد وارد بر کف دال بزرگتر از بارهای گرانشی باشد. این منجر به خمش مثبت در تکیه گاه ها و خمش منفی در دهانه های مرکزی می شود، وضعیتی که اکثر سازه ها برای آن طراحی نشده اند.

این مقاله به تفصیل آزمایش‌های انجام‌شده در تأسیسات نظامی La Marañosa، واقع در جنوب شهر اسپانیایی مادرید، و نتایج آن‌ها را از نظر رفتار ساختاری و آسیب توصیف می‌کند. مشاهدات تجربی با تجزیه و تحلیل عددی تکمیل می شود. شبیه‌سازی‌های عددی نشان می‌دهند که مدل‌های عددی قادر به تخمین مناسبی از رفتار ساختاری هستند. با این حال، نباید کتمان کرد که چنین مدل‌سازی با داشتن نتایج تجربی در دسترس بسیار کمک می‌کند و توانایی‌های پیش‌بینی FEM از رفتار غیرخطی سازه‌های بتنی هنوز محدود است. آزمایش‌های انجام‌شده و تجزیه و تحلیل آن‌ها اجازه می‌دهد تا نتایج جالبی با توجه به رفتار کف‌های دال جامد در معرض بارگذاری انفجاری با شدت محدود به دست آوریم.

با توجه به تعداد نسبتاً کمی نتایج آزمایشی در مورد سازه‌های بتن مسلح در مقیاس کامل که در کتاب‌شناسی در حال حاضر در دسترس هستند، نمی‌توان بر ارزش اطلاعات تجربی جمع‌آوری‌شده بیش از حد تاکید کرد [7]، [8]. تحقیقات دیگری که در دسترس عموم است و با آزمایشات در مقیاس بزرگ در دسترس است شامل ساختمان هایی با استفاده از دیوارهای بنایی [9]، [10]، [11]، [12] یا آزمایش عناصر جدا شده (پانل ها [13]، [14) است. ]، دال های جدا شده [15]، [16]، [17]، یا تیرها یا ستون های جدا شده [18]، [19]، [20]. در همه این موارد و موارد دیگر، همانطور که در [21] گزارش شده است، ابعاد نمونه واقعاً با ساختارهای اندازه واقعی مطابقت ندارد. بنابراین، هیچ آزمایشی که با ساختارهای واقعی واقعی که در حال حاضر بدون توجه به بارگذاری انفجار طراحی شده اند، مانند آنچه در این مقاله گزارش شده است، در ادبیات یافت نشد.